Karakteristik Inti dan Keunggulan Bubuk Berbasis Nikel
Serbuk logam berbahan dasar nikel sangat diperlukan dalam teknik modern karena kemampuannya yang luar biasa untuk menjaga integritas struktural dalam kondisi ekstrim. Tidak seperti bubuk baja standar, paduan berbahan dasar nikel menawarkan kombinasi unik antara kekuatan suhu tinggi, ketahanan lelah termal yang sangat baik, dan ketahanan oksidasi yang unggul. Serbuk ini sering kali dicampur dengan unsur-unsur seperti kromium, molibdenum, tungsten, dan aluminium untuk meningkatkan sifat spesifik seperti ketahanan mulur atau perlindungan korosi lokal. Sifatnya yang serbaguna memungkinkannya bekerja dengan andal di lingkungan yang suhunya sering melebihi 600°C, menjadikannya material pilihan untuk aplikasi "superalloy".
Salah satu ciri khas bubuk ini adalah struktur kristal face-centered cube (FCC), yang tetap stabil dari suhu kriogenik hingga titik leleh. Stabilitas ini mencegah transformasi fasa yang dapat menyebabkan kerapuhan atau ketidakstabilan dimensi selama siklus termal. Selain itu, toleransi nikel yang tinggi terhadap unsur paduan memungkinkan terciptanya struktur mikro yang kompleks, seperti fase endapan gamma-prima (γ'), yang secara signifikan meningkatkan kekuatan mekanik dengan menghambat pergerakan dislokasi dalam matriks logam.
Grup Paduan Berbasis Nikel yang Umum Digunakan
Pemilihan a bubuk logam berbahan dasar nikel sangat bergantung pada pemicu stres lingkungan yang dimaksud. Di bawah ini adalah perbandingan kelompok paduan yang paling umum digunakan dalam metalurgi serbuk dan manufaktur aditif:
| Kategori Paduan | Contoh Utama | Sifat Kinerja Utama |
| Nikel-Kromium | Inkonel 625, 718 | Kekuatan tarik dan pecah yang tinggi |
| Nikel-Molibdenum | Hastelloy C276, B3 | Ketahanan asam dan kimia yang unggul |
| Nikel-Tembaga | Monel 400, K500 | Ketahanan terhadap air laut dan asam fluorida |
Inconel 718: Standar Industri
Inconel 718 mungkin merupakan bubuk nikel yang paling banyak digunakan. Ini adalah paduan yang dapat diperkeras dengan presipitasi yang mengandung sejumlah besar besi, niobium, dan molibdenum. Popularitasnya berasal dari kemampuan lasnya yang luar biasa dan ketahanannya terhadap retak pasca pengelasan, sehingga ideal untuk Laser Powder Bed Fusion (LPBF) dan proses pencetakan 3D lainnya. Ia mempertahankan kekuatan tinggi hingga 700°C dan sering ditemukan pada cakram turbin dan baut berkekuatan tinggi.
Seri Hastelloy untuk Pemrosesan Korosif
Untuk industri pengolahan bahan kimia, bubuk Hastelloy memberikan perlindungan tak tertandingi terhadap media agresif. Serbuk ini dirancang untuk tahan terhadap lubang, retak akibat korosi, dan atmosfer pengoksidasi. Mereka biasanya digunakan untuk melapisi atau memproduksi komponen reaktor, penukar panas, dan katup di mana baja tahan karat standar akan cepat rusak.
Metode Produksi dan Kualitas Bubuk
Kinerja serbuk logam berbasis nikel ditentukan oleh morfologinya, distribusi ukuran partikel (PSD), dan kemurnian kimianya. Teknik manufaktur yang berbeda menghasilkan bubuk yang cocok untuk aplikasi industri yang berbeda:
- Atomisasi Gas: Ini adalah metode paling umum untuk memproduksi bubuk bola berkualitas tinggi. Paduan nikel cair hancur oleh gas inert bertekanan tinggi (biasanya argon atau nitrogen). Hal ini menghasilkan partikel yang sangat bulat dengan kemampuan mengalir yang sangat baik, penting untuk lapisan yang konsisten dalam pencetakan 3D.
- Proses Elektroda Berputar Plasma (PREP): Metode ini menghasilkan bubuk dengan tingkat kesempurnaan bola tertinggi dan inklusi keramik minimal. Hal ini sering dicadangkan untuk aplikasi luar angkasa yang kritis dimana umur kelelahan adalah perhatian utama.
- Atomisasi Air: Meskipun lebih hemat biaya, atomisasi air menghasilkan bentuk yang tidak beraturan dan runcing. Serbuk ini lebih cocok untuk metalurgi "tekan dan sinter" tradisional yang memerlukan kekuatan ramah lingkungan (kemampuan serbuk untuk mempertahankan bentuknya sebelum dibakar).
Aplikasi Industri Utama
Penerapan bubuk logam berbasis nikel telah merevolusi beberapa sektor teknologi tinggi dengan memungkinkan desain yang lebih efisien dan masa pakai komponen yang lebih lama. Transisi dari permesinan massal ke manufaktur berbasis bubuk telah memungkinkan terciptanya saluran pendingin internal dan geometri kompleks yang sebelumnya tidak mungkin diproduksi.
Turbin Dirgantara dan Gas
Di sektor kedirgantaraan, bubuk nikel digunakan untuk pembuatan bilah turbin, baling-baling, dan ruang bakar. Komponen-komponen ini harus tahan terhadap gaya sentrifugal putaran kecepatan tinggi saat diledakkan dengan membakar bahan bakar. Penggunaan bubuk Inconel dalam pencetakan 3D memungkinkan para insinyur untuk menggabungkan beberapa bagian menjadi satu struktur ringan, mengurangi bobot mesin dan meningkatkan efisiensi bahan bakar.
Ekstraksi Minyak dan Gas
Lingkungan pengeboran bawah laut sangat keras, melibatkan tekanan tinggi dan paparan gas asam (H2S). Bubuk berbahan dasar nikel digunakan untuk melapisi (melapisi) komponen baja yang lebih murah dengan lapisan pelindung dari paduan tahan korosi. Teknik "pelapisan laser" ini memperpanjang umur mata bor, poros pompa, dan katup, sehingga mencegah kegagalan besar dalam operasi laut dalam.
Energi Medis dan Terbarukan
Meskipun kurang umum dibandingkan titanium dalam implan, bubuk nikel-kromium tertentu digunakan dalam instrumen medis khusus dan prostetik gigi karena ketahanan ausnya. Di sektor energi terbarukan, bubuk nikel berperan dalam pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi (CSP), yang berperan dalam sistem perpindahan panas yang beroperasi pada suhu sangat tinggi untuk menghasilkan uap untuk listrik.
